并网光伏发电系统的建模和仿真实现

PAGE7PAGE并网光伏发电系统的建模和仿真实现PAGEPAGE7摘要新型可再生能源在当今可持续发展社会中担任至关重要的角色。太阳能是可再生能源系统中重要一员，受到各国广泛关注。作为太阳能的一种重要应用方式，光伏发电被认为是21世纪最具潜力的发电方式之一。本文对并网光伏系统中的最大功率点跟踪（MPPT）技术与并网电流控制进行深入研究分析。详述了光伏电池的工作原理并推导出数学模型，在中搭建其工程应用模型。同时，采用变量分析法仿真分析1Soltech1STH-215-P型光伏电池的输出特性与辐照强度和环境温度的关系。介绍了最大功率追踪算法原理，分析比较了三种典型的MPPT算法。并针对传统扰动观察法在外界环境剧烈变化时发生误追踪问题，提出一种恒压估计与扰动观测结合的新型算法，并在Matlab/Simulink中编写相应算法并搭建模型进行仿真验证。结果表明，在外界环境剧烈变化时，新型扰动观察法能够精准追踪到最大功率点，解决了传统扰动观察法的误跟踪问题。详细推导了逆变器在旋转坐标系和静止坐标系下的状态方程，并简要介绍了SVPWM原理及实现方法。针对光伏逆变器存在谐振的问题，提出了基于控制器的双环控制策略。在中搭建光伏并网发电系统模型，仿真结果验证了所选控制策略的有效性。关键词：光伏并网，MPPT，并网逆变器，双环控制ABSTRACTNewrenewableenergyhoststheessentialpostintoday'ssustainabledevelopmentsociety.Photovoltaicisanimportantmemberofrenewableenergysystem,whichhascausedconcernfromvariouscountries.Asanvitalapplicationofsolarenergy,photovoltaicpowergenerationissupposedtobeoneofthe21mostpotentialmodes.Inthispaper,themaximumpowerpointtracking(MPPT)technologyandgrid-connectedcurrentcontrolinthetwo-stagethree-phasegrid-connectedPVpowergenerationsystemarestudiedandanalyzedindepth.TheworkingmechanismofPVcellsisdilated,anditssimplifiedmathematicalmodelisdeduced.Atthesametime,therelationshipbetweentheoutputcharacteristicsof1Soltech1STH-215-PPVcellsandirradiationintensityandenvironmentaltemperaturewassimulatedandanalyzedbyvariableanalysismethod.ThetheoryofMPPTalgorithmisintroduced,andthreerepresentativeMPPTalgorithmsarebrokendownandcompared.Anewalgorithmcombiningconstantpressureestimationanddisturbanceobservationwasproposedtosolvetheproblemoffalsetrackingcausedbythetraditionaldisturbanceobservationmethodwhentheexternalenvironmentchangeddramatically.ThecorrespondingalgorithmwaswritteninSimulinkandthemodelwasbuiltforsimulationverification.Theresultsshowthatthenewperturbationobservationmethodcanaccuratelytrackthemaximumpowerpointwhentheexternalenvironmentchangesdramatically,whichsolvesthemistrackingproblemofthetraditionalperturbationobservationmethod.Thestateequationsoftheinvertersinrotatingcoordinateandrestframearederivedindetail,andtheprincipleandimplementationmethodofSVPWMarebrieflyintroduced.Aimingattheresonanceproblemofinverters,adoubleclosed-loopcontrolpolicyisproposedbasedonPIcontroller.APVgrid-connectedmodelisputupinMatlab/Simulink.Thesimulationresultsprovetheavailablityofthedominatemethod.Keywords:PVgrid-connected；MPPT；grid-connectedinverter；double-loopcontrol目录20350_WPSOffice_Level1摘要 Ⅰ20350_WPSOffice_Level1ABSTRACT Ⅱ20350_WPSOffice_Level1目录 Ⅳ20350_WPSOffice_Level1第1章绪论 122953_WPSOffice_Level21.1课题背景与意义 119640_WPSOffice_Level21.2课题研究现状综述 222953_WPSOffice_Level31.2.1国外光伏发电现状 219640_WPSOffice_Level31.2.2国内光伏发电现状 322898_WPSOffice_Level21.3光伏并网控制策略 422898_WPSOffice_Level31.3.1MPPT控制 422898_WPSOffice_Level31.3.2并网控制29954_WPSOffice_Level21.4本文完成的主要工作 522953_WPSOffice_Level1第2章光伏电池建模及仿真 717098_WPSOffice_Level22.1光伏电池的工作原理 71787_WPSOffice_Level22.2光伏电池的工程应用数学模型 817657_WPSOffice_Level22.3光伏电池的输出特性 829122_WPSOffice_Level22.4本章小结 1019640_WPSOffice_Level1第3章最大功率跟踪策略的研究 1125549_WPSOffice_Level23.1MPPT控制的基本原理 1124171_WPSOffice_Level23.2传统的MPPT控制算法综述 111787_WPSOffice_Level33.2.1恒定电压法 1129122_WPSOffice_Level33.2.2电导增量法 1224171_WPSOffice_Level33.2.3扰动观测法 133715_WPSOffice_Level23.3新型扰动观察法 1410194_WPSOffice_Level23.4搭建仿真模型并分析 153715_WPSOffice_Level33.4.1仿真模型搭建 15724_WPSOffice_Level33.4.2仿真结果分析 16724_WPSOffice_Level23.5本章小结 1722898_WPSOffice_Level1第4章三相光伏并网逆变器的建模和分析 1820974_WPSOffice_Level24.1三相光伏并网逆变器的数学模型 181396_WPSOffice_Level34.1.1三相静止abc坐标系下的数学模型 191236_WPSOffice_Level34.1.2两相静止αβ坐标系下的数学模型 20906_WPSOffice_Level34.1.3两相旋转dq坐标系下的数学模型 211396_WPSOffice_Level24.2SVPWM控制 2228883_WPSOffice_Level34.2.1SVPWM控制原理 2221781_WPSOffice_Level34.2.2SVPWM控制实现 251236_WPSOffice_Level24.3本章小结 2729954_WPSOffice_Level1第5章并网逆变控制策略的研究 28906_WPSOffice_Level25.1并网逆变控制策略概述 284164_WPSOffice_Level35.1.1间接电流控制 2811305_WPSOffice_Level35.1.2直接电流控制 2828883_WPSOffice_Level25.2基于PI控制器的双闭环控制策略 3116953_WPSOffice_Level35.2.1并网电流直接反馈 3111848_WPSOffice_Level35.2.2逆变器侧电流直接反馈控制 3226565_WPSOffice_Level35.2.3并网电流反馈与电容电流前馈的双环控制策略 3326565_WPSOffice_Level35.2.4基于PI控制器的电压外环控制策略27714_WPSOffice_Level25.3并网光伏全系统仿真分析 3526413_WPSOffice_Level35.3.1光伏系统仿真模型搭建 3520155_WPSOffice_Level35.3.2仿真结果分析 3621781_WPSOffice_Level25.4本章小结 3817098_WPSOffice_Level1结论与展望 391787_WPSOffice_Level1参考文献 4117657_WPSOffice_Level1致谢 45PAGEPAGE7第1章绪论1.1课题背景与意义全球工业的持续高速发展促进世界经济的日益繁荣，带来了人口总数的急速增多，生活水平也显著提高，然而这些都离不开大量能源的支撑。尤其是传统化石燃料，他们正在慢慢走向枯竭。中国当下消费能量约占全球消费能源总量的15%，主要能源获取途径的比例大约为：80%以上的能源是利用火力发电，16%的能源以水电获取，2%为核电获取，只有不到1%是利用新能源发电[1-3]。因此，就能源结构和能源安全而言，尽快实现清洁能源的开发并且加以高效利用就至关重要。目前，清洁能源包括很多种，太阳能是其中重要的一员，它的主要应用方式是产生工业需求量极大的电能。太阳能产生电能是运用硅晶体的光伏效应原理，将光能通过导体硅转换成电能，因此也称为光伏发电[4]。与传统火电相比，光伏发电具有其独特的优势[5],可归纳为：光伏储量丰富并且可再生。地球上的太阳能远远大于人类目前的需求，此外，太阳能不会像传统化石能源那样走向枯竭。

（2）光伏可以实现分布式发电，可就近供电，不需要长距离输电，减少输电工程成本和避免了长距离输电线路所造成的不必要电力损耗，因此符合电力经济性要求。

（3）光电转换无任何中间过程，不存在传统化石燃料发电的多能量转换照成能量损耗问题。从相关能源发电理论来看，光伏发电理想发电效率达到80％以上，具有非常可观的开发效益。

（4）光伏发电过程中只消耗太阳能，没有其他能源参与，是一种独立发电方式。该发电方式也不排放任何对环境不利的气体如温室气体等，是一种真正意义上的环境友好型能源利用方式。

（5）光伏发电不受水资源限制，不需要傍水而建。分布式光伏发电甚至可以依附在建筑物上而不需要专门的光伏电站，比较常见的如屋顶光伏发电系统。因此，光伏电站建设土地成本低，在一线城市可节省宝贵的稀缺土地资源。

（6）光伏发电系统一般由光伏电池和自动控制器组成，基本可实现无人看守自动发电，全程工作人员参与度少，维护成本低。

（7）光伏发电系统工作年限长。近年来，光伏电池循环储-放电技术渐渐成熟，大大延长了电池的使用年限，使得光伏发电系统理论上可工作30年之久。

（8）光伏电站能够根据用电负荷大小，将光伏电池可通过串并联组成电池阵列，可发电量弹性大，便于调度。

太阳能电池是一种开发潜力巨大的新型绿色电源，与传统燃料发电方式相比，光伏发电能源质量高，无燃料枯竭威胁且发电过程无噪声污染，对环境友好；光伏发电还可实现分布式发电，供配用灵活，这些优点是传统能源发电所无法具有的。但在实际工程应用中发现光伏发电仍存在一些不足:

(1)太阳能分布分散且辐照强度不稳定：太阳能能源分布密度小，需要较大的电池板面积，且容易受到工作环境影响，周围温度和辐照强度将直接影响电池的输出特性。

(2)光伏电站固定成本较高：光伏电池的能量转换利用率不高，必须通过庞大的电池板阵列来保证所需发电量，这又提高了光伏电池总成本，发电系统的经济性优势衰减明显。可是随着薄膜电池的开发利用技术不断完善成熟，光伏发电成本有望得到降低。

(3)光伏电池生产过程不环保：光伏发电过程对环境无污染，制造光伏电池却具有高能耗、高污染特点，这也是制约光伏产业发展的一大重要因数。1.2课题研究现状综述1.2.1国外光伏发电现状20世纪70年代后，欧美各国开始投资建设光伏电站，并且在并网技术方面取得了很大的进展。各国政府看好光伏发电的前景，都大力支持光伏产业的发展。美国是从20世纪80年代开始大力推动光伏发电并网系统的发展，数据显示，太阳能是美国发展最快的发电形式，在2016到2017年间增长了41%,预计到2050年，太阳能将占美国总装机容量的21%[6-7]。以俄亥俄州为例，截至2018年2月，俄亥俄已安装了176MW的太阳能，4个正在开发的太阳能项目总计达550MW,预计到2030年，俄亥俄州将实现太阳能装机2.2GW,涉及36亿美元的投资，每年维持800个直接就业岗位和1700多个间接就业岗位，并将每年提高州GDP10亿美元，可见太阳能光伏发电的前景十分广阔。

德国是最先实施屋顶计划的国家，1993年在政府及电力公司的全力支持下，德国的1000屋顶计划成功进入到实施环节，由于效果较好，该项计划随后就升级为2000屋顶计划门。这类光伏发电系统用户获得德国政府35%的补贴和大约十年的无息贷款，并且德国还新制定了光伏发电上网电价，极大促进了当地光伏发电并网系统的进步和升级。

日本由于自身土地的缺乏，更加侧重于建筑设计的太阳能空间利用，特别是从20世纪90年代开始，每年都会有数万套新建的屋顶光伏发电并网系统投入使用，而且创新设计成瓦和玻璃形式的光伏电池组件既实用又美观，受到建筑公司的青睐[8]。1.2.2国内光伏发电现状与同纬度的其他国家相比，中国太阳能资源并不缺乏，与欧洲国家相比有一定的优势。我国关于光伏电池的探索始于1958年，并在第二年初开发出实用的太阳能电池[9]。

对我国的光伏发电历程进行分析，可以看出存在两次主要的跨越期。1978年之后，因为经济快速发展等有利因素的促进，我国也在短时间内引入大量光伏组件生产设备，推动了光伏发电技术的发展。进入21世纪初,我国光伏产业迎来了第二次发展巅峰，随着国际项目和政府项目的陆续启动，我国光伏产业再次实现大跨步发展。2007年末，我国光伏产业的发展首次超越了欧洲和日本，建立了一个从原料到生产再到光伏发电的全过程产业系统。这个时期，我国有五十多家企业从事电池板生产，总产量高达1188MW,光伏发电系统装机容量也有了100MW的突破。在政策方面，我国于2011年制定了关于太阳能利用的“十二五”规划，大力推进分布式太阳能光伏发电,标志着我国光伏安装市场进入了全面扩展阶段;随后的2012年，国网公司也为推进这项工作提出了并网服务工作指导意见,首次对其施行10kV直接免费接入；2013年，发布了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，允许户把用剩余的电反卖至电网，使光伏产业的并网普及难题得到了一定程度的缓解，同时加速打开了我国市场。根据国家新能源规划，预计在2050年可实现600GW的太阳能发电机组突破，提高光伏发电比重[10]。1.3光伏并网控制策略1.3.1MPPT控制由于光伏电池的输出关系曲线在均匀光照条件下为单峰值曲线，因此在特定的工作环境下存在唯一的最大功率输出点（MPP），为了提高光伏阵列的利用效率，需要对光伏电池进行最大功率点追踪（MPPT）控制[11-12]，下面是一些控制方法的介绍。定电压(CVT)法[13]:恒定电压法是通过实验得出光伏电池输出电压受环境因素尤其是辐照强度影响较小，故调节负载电压到最大功率点电压附近可实现最大功率输出。其本质并不是一种动态控制手段，不能实时对最大功率点进行追踪。这种方法最大的不足是忽略了温度对光伏阵列输出电压的影响，对于日温差较大的地区，CVT法无法实现实时最大功率输出，降低光伏电池的效率。扰动观察法[14-15]:扰动法观测法是通过不断重复性的给光伏电池阵列的施加一电压干扰，比较扰动后其输出功率的变化值与输出电压变化值，如果两者变化值符号相反，说明已经越过峰值点，则在下一周期在相反的方向加电压扰动，否则保持扰动的方向不变。该方法实质上是一个自寻峰过程，算法编制简单易操作，但是当控制系统跟踪到最大功率点后，会在其附近发生剧烈振荡，导致不必要的功率缺失。

电导增量法[16]:电导增量法与扰动观测法相比最大的优势在于，其能够判断当前的输出点与最大功率点之间的关系，无需试探性的施加电压扰动，从而有针对性的对输出电压做出相应的调整，该方法控制精确，跟踪速度快，对外界环境变化的反应能力强，但是要求采样数据要足够精确，且控制阈值设定有一定困难。

智能控制的快速发展使得模糊控制、人工神经网络等智能控制算法也在光伏发电MPPT控制上得到一定应用[17]。尤其是模糊控制，光伏阵列输出的不确定性以及阵列自身输出的复杂非线性，使得模糊控制成了最大功率跟踪控制的理想控制方式。

1.3.2并网电流控制技术并网电流控制是光伏发电控制系统中的关键部分，电流控制的目的是要实现对并网功率因数的单一控制并使并网电流符合国家入网要求。考虑一般情况下发电设备发出与电网电压同频同相的三相交流电流后并网，所以在光伏发电系统中，逆变器也要发出与电网电压同步的交流电才可并网，故一般选用电压型逆变器[18-19]。目前，对三相系统各量进行自动控制时，主要在旋转坐标系和静止坐标系下完成，有比例控制（PI）、滞环控制、比例谐振控制（PR）等控制方式[20]。相较于静止坐标系，在dq旋转坐标系下的控制策略可以实现将输出电压和电流转化为直流量，减少控制系统的静态误差。本文选用的基于PI控制下的双环控制就是将电网电压与并网电流转换到同步旋转坐标系下的直流量，实现直流侧母线电压稳定的同时保证并网电流与电网电压同频同相，并且在dq旋转坐标系下便于控制并网的功率因数。1.4本文完成的主要工作本文就两级式光伏并网发电系统展开探讨，重点分析光伏并网的两大关键技术环节-最大功率跟踪控制（MPPT）环节和并网逆变控制环节展开深入研究。主要内容概述如下：介绍了光伏发电背景及研究现状，就光伏并网所涉及的两大关键控制技术做了简要说明。介绍光伏电池基本原理及推导出其简化数学模型，并根据简化数学模型在Matlab/Simulink仿真平台中搭建光伏电池工程应用仿真模型，选取1Soltech1STH-215-P型光伏电池进行仿真研究并总结其输出特性。介绍最大功率跟踪算法原理，分析比较三种典型的MPPT算法，并提出一种基于BOOST升压电路的新型扰动观察法，应用Simulink进行仿真验证。介绍三相逆变器的拓扑及其输出量在三种坐标系下的状态方程；分析了SVPWM控制原理及实现方法；分析LCL型滤波器的抑制谐振的方法，提出一种基于PI控制器的电流电压双闭环控制策略，并在Simulink搭建并网逆变器及其控制器模型。在Matlab/Simulink中搭建并网光伏系统模型，调节控制器参数，实现单一功率因数并网。第2章光伏电池建模及仿真2.1光伏电池的工作原理基于光伏效应的光伏电池，在均匀辐照强度下，单片光伏电池的等效电路如图1所示[21]。图2-1光伏电池等效电路由可以得出：（2-1）式中：为光生电流；为暗电流；为漏电流；为负载电流。其中：（2-2）式中：为负载电压；为二极管反向饱和电流；为二极管因子，通常取1.3左右；为电子电荷量，；为串联电阻，很小（一般为几）；为玻尔兹曼常数，；为绝对温度，。（2-3）式中：为并联电阻；结合式（2-1）、（2-2）、（2-3），得到光伏电池的输出特性表达式：（2-4）2.2光伏电池的工程应用数学模型光伏电池的制造商一般只会提供在标准条件（即光照强度为，温度为）下的几个参数，包括开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点处电压、最大功率点处电流，本文将利用这些已知参数来构造数学表达式，并搭建光伏电池的仿真模型[22]。在光照强度为，温度为标准环境条件下，可对式（2-4）进行简化，其简化依据为并联等效电阻的阻值较大，由欧姆定律知该电阻分流效果不明显，可忽略不计它的影响；此外串联电阻远远小于二极管正向导通电阻，通路状态接近短路运行，即可认为。则光伏电池的输出表达式可通过上述依据简化为：（2-5）其中：根据式（2-5）简化后输出特性表达式和电池技术参数，就可以建立光伏电池的数学模型，当前在Matlab中有两种途径对光伏电池进行建模处理[23]，第一种式通过创建M文件对其进行编程处理，该方法对编程水平要求高，并且不直观没有动态效果；第二种根据光伏电池简化后输出特性表达式和其原理等效电路模型，利用Matlab/Simulink仿真平台中的相关电力电子模块直接建立其仿真模型，该方法实现容易，并可以实现在线调试和通过示波器较直观的观察动态输出波形。本文选用库中的电力电子模块来搭建光伏电池的仿真模型。2.3光伏电池的输出特性本文选用1Soltech1STH-215-P型光伏电池进行仿真分析，在标准条件下，电池基本参数如表1所示。表11Soltech1STH-215-P基本参数表参数值最大功率开路电压短路电流最大功率点电压运用单一变量法研究光伏电池的输出特性，分别在标准温度条件下，依次给予光伏电池不同的光照强度；在标准光辐照强度条件下，依次测试不同的温度，仿真运行通过示波器显示出光伏电池模型的U-I、P-U输出特性曲线。图2-2不同光照下的曲线图2-3不同光照下的曲线图2-4不同温度下的曲线图2-5不同温度下的曲线当时，从图2-2中三条特性曲线可以看出，光伏电池的输出电流会随着光辐照强度的增强而增大即成正比例关系，并且光照强度对影响较大，对影响较小。由图2-3输出特性曲线可知，光伏电池的输出功率也与光照强度成正比。由图2-3中的三条特性曲线可以看出，随着光照强度的改变，在一固定值附近，基本不受影响，该现象也为最大功率点跟踪技术研究提供依据[24]。当时，由图2-4输出特性曲线可知，光伏电池的输出电压受到温度影响较大，且随着温度升高而下降即呈现反比例关系，短路电流则基本不受温度影响保持不变。由图2-5输出特性曲线可知，在标准温度条件下，光伏电池受温度影响也呈现反比例关系。即温度越高，越小，也越低[25]。综上所述，光伏电池的输出特性受辐照强度和温度的影响，呈非线性变化。2.4本章小结本章介绍了光伏电池的工作原理并将数学模型简化，根据简化数学模型在仿真平台中搭建光伏电池工程应用模型，并仿真分析了电池的输出特性，总结出光照强度和环境温度对输出特性的影响，为下一步研究最大功率跟踪算法提供理论依据。最大功率跟踪策略的研究3.1MPPT控制的基本原理在线性电路中有当负载与等效电源内阻相等时，负载获得的输出功率最大，即最大传输功率定理。但从光伏电池的等效拓扑结构中可以看出，其电路中含非线性元件，所以的它的输入-输出关系呈现复杂的非线性，因此根据最大功率传输定理，要使光伏电池负载获得最大输出功率，便要对光伏系统的负载阻抗不断调整至与电池内阻抗匹配[26]。目前，调节光伏电池负载阻抗的主要方法是在光伏电池和负载之间加入直流斩波电路，通过改变直流斩波电路的占空比，等效调节系统负载阻抗，使光伏电池始终运行在最大功率点附近，从而保证光伏电池最大功率输出。3.2传统的MPPT控制算法综述目前，最大功率跟踪算法可大致分为传统算法和智能算法[27]，被广泛使用的传统算法有恒定电压法（）、电导增量法（）和扰动观察法（）；智能算法有模糊控制算法和人工神经网络算法等[28]。这些算法在控制原理、实现难易程度、跟踪速度和跟踪精度上存在差异，下面介绍三种传统的MPPT控制算法。3.2.1恒定电压法CVT法是早期并网光伏工程中应用最广泛且控制原理实现较简单的一种功率追踪算法[29]。从图3-1可以看出，若忽略温度对光伏电池阵列输出电压的影响，在不同光照下，将光伏电池输出P-U特性曲线上的最大功率点处对应的电压各点连起来的直线近乎铅直，也就是说它们的值近似相等。研究发现，与光伏电池开路电压成正比关系，比例系数一般取0.78。这就说明将光伏电池厂家提供的电池参数作为MPPT控制器的目标值，不断调节光伏电池的工作电压，使其工作在处，即使光伏电池发出的功率最大，从而完成最大功率点跟踪任务。图3-1恒定电压法原理图由以上分析可知，该方法的操作过程简单且有较理想的跟踪速度，实质上就是一种开环稳压控制，但由于它忽略了环境温度对输出电压的影响，在温差较大地区，它的跟踪精度较差。3.2.2电导增量法INC法是基于光伏电池在处这一特征，并通过功率公式推导出处电导变化量和电导变化率的关系，比较工作点处电导变化量和电导变化率来确定工作电压的改变方向，从而实现最大功率点追踪[30]。图3-2是电导增量法的原理图。图3-2电导增量法原理图设在处，光伏电池的输出电流和电压分别为和，则此时输出功率为：(3-1)两边同时对求导得：(3-2)又在处，故：(3-3)式（3-3）是达到的判断式，结合图3-2，可以得到INC法的判断方法：由上述可知，电导增量法的控制精度较高，可以稳定工作在最大功率点处，降低能量损耗，系统的鲁棒性能较好，但是该算法需要进行大量的计算和数据存储，实现成本较高，扰动步长阈值选择也有一定的难度。3.2.3扰动观测法扰动观测法实质上是一种爬坡寻优的过程[31-32]，其基本过程是对光伏电池重复性的施加一正向电压扰动，计算扰动前后输出功率变化差值并以此为判断依据。若处在上坡过程，则功率差值应该大于零，说明需要继续爬坡，即继续加正向电压扰动；若处在下坡过程，则功率差值应该小于零，说明需要往反方向爬坡，即下一次扰动应改变方向，就这样周而复始的在山峰附近徘徊。由上述扰动观测法追踪原理可知，该算法因其原理简单，实现成本低，跟踪速度和跟踪精度也较理想得到广泛运用。但也存在以下不足：由于不停的施加电压扰动，使得光伏电池的运行点在MPP附近来回振荡，造成不必要的能量损耗，降低光伏电池的运行效率。扰动步长选择困难。若步长选择过大，加快跟踪速度，跟踪精度却不满足要求；若步长选过小，跟踪精度提高，跟踪速度却下降了。进而很难同时满足跟踪速度快且跟踪精度高的要求。（3）当外界环境不断变化时，会发生误跟踪现象，降低系统可靠性。3.3新型扰动观察法传统扰动观察法因其算法简单和跟踪效率高而被广泛应用于光伏系统。算法流程如图6所示，该算法是通过爬坡寻优的方式找到最大功率点[33]。但是在光照强度发生剧烈变化时，会出现误跟踪或者追踪速度慢的问题。这是因为光照强度发生变化改变了光伏电池的输出特性，即发生峰值移动现象，而扰动观察法没有判断峰值是否移动环节，使其朝着错误方向寻优，减少光伏电池的输出功率，降低光伏电池的工作效率。为解决这一问题，本文提出一种新型扰动观察法，该算法通过在每次扰动过程中增加恒压估计环节，维持输出电压不变，测量因环境发生变化带来的功率差额，并在下次的扰动观测过程中补偿功率差值，从而达到对扰动方向进行修正的目的。算法流程如图7所示，该算法存在两种工作模式：模式1为恒压估计环节；模式2为扰动观测环节。模式1测量前一次通过扰动观测环节得到的输出电压和输出电流，计算得出当前工作电压对应的输出功率，并且将输出电压保持到下一周期，即令，这样就能达到恒压估计的目的；模式2测量恒压估计环节得到的输出电压和电流，计算得出当前工作电压输出功率，继而算出通过恒压估计得到的功率差值，这个差值只有在外界环境发生变化时非零，并将这个差值补偿到此次的观测判断中，起修正扰动方向的作用，从而决定下一周期的扰动方向，两种工作模式循环运行。通过在扰动观测过程中增加恒压估计环节，考虑外界环境变化对光伏电池输出特性的影响，并反馈到下次扰动观测环节中，这样便有效抑制了传统扰动观察法在外界环境剧烈变化时不能及时修正扰动方向，从而导致误跟踪的现象，提高系统的跟踪精度与利用效率。图3-3扰动观察法流程图图3-4新型扰动观测法流程图3.4搭建仿真模型并分析3.4.1仿真模型搭建由控制系统计算出最大功率点运行时负载端电压，从而求出Boost电路达到期望负载电压需要达到的占空比，再通过三角波调制生成控制脉冲，从而实现整个系统的控制[34]。光伏发电仿真模型如图8所示。该模型主要包括光伏电池模块、直流升压变换器、控制器模块等。图3-5光伏发电仿真模型图仿真模型中Boost电路参数。为了验证在外界环境发生变化时，新型扰动观察法在不影响跟踪速度的情况下，跟踪精度高和可靠性高的优点，分别在光照强度呈阶跃变化和正弦变化进行仿真验证，其中阶跃信号为在时，光照强度由0跃变为；正弦信号是。图3-6阶跃光照下的输出功率图3-7正弦光照下的输出功率3.4.2仿真结果分析从图3-6可以看出，在光照强度呈阶跃变化时，即在0s后，光照强度维持在1000，此时传统与新型扰动观察法同时跟踪到最大功率点，且均没有发生误跟踪现象，两种算法具有相同的跟踪精度与跟踪速度。这是因为当光照强度维持在一恒定值时，光伏电池的输出特性不变，最大功率点所在位置不变，所以传统扰动观察法也就不会误追踪。从图3-7可以看出，在光照强度呈正弦变化时，即光照强度在时刻变化，此时传统扰动观察法出现误追踪情况，从而影响跟踪精度，降低光伏发电效率；而新型扰动观察法能够对最大功率点进行精确跟踪。这是因为光照强度发生剧烈变化，改变了光伏电池的输出特性曲线上的峰值位置，所以导致传统扰动观察法寻优方向出错，而新型扰动观察法增加了恒压估计环节，测量因光照强度改变带来的功率差额，并补偿到下次的扰动观测过程中，从而避免了误跟踪现象。实际工程应用中，多数时间段光照强度不断变化，所以说新型扰动观察法具有较强的工程应用优势。3.5本章小结本章详述了传统最大功率追踪算法原理，为了克服传统扰动观察法在外界环境不断变化时的误追踪问题，提出一种新型扰动观察法，该算法在扰动观测过程中，增加恒压估计环节，测量因光照强度改变带来的功率差，并补偿到下次的扰动观测过程中，从而解决了误跟踪问题，提高了光伏电池的发电效率。通过Simulink搭建光伏发电仿真模型进行仿真验证，结果显示当光照强度呈正弦变化时，新型扰动观察法能够克服传统扰动观察法村子的误追踪问题，验证了新型追踪算法的有效性。第4章三相光伏并网逆变器的建模和分析4.1三相光伏并网逆变器的数学模型逆变器桥臂控制开关频次较高，会产生大量的谐波，严重影响电网电能质量。目前，接在光伏场站与电网间的滤波电路结构有型、型和型。型和型滤波器结构简单和参数设计容易，对低频谐波有一定的抑制作用，但对高频谐波的滤除效果不理想。而采用LCL型滤波器成本低、体积小且动态效应好，最主要的是有良好的高频衰减特性，对高频电流呈高阻状态，可以很好的抑制入网电流高频谐波[35-36]。本章的研究对象选择含型滤波电路的两级三相光伏并网逆变器，拓扑结构如图4-1所示。图中为直流侧母线电压，为直流侧滤波电容，为全桥逆变电路的六个开关管，为滤波器输入电压，为滤波器侧输入三相电流，为逆变器侧滤波电感，为电网侧滤波电感，、是滤波电感的寄生电阻，为滤波电容，、为上的电流和电压，为并网三相电流，是电网电压，P和N为直流电路的正负极，M与O分别为滤波电容和电网电压的中性点[37]。图4-1逆变器拓扑图4.1.1三相静止abc坐标系下的数学模型在并网光伏逆变器拓扑结构图4-1中可以选取变量流过逆变器侧的电感电流，滤波电容上的电压和流过电网侧电感及并网电流来建立其在abc坐标系下的理想化数学模型，即认为电感电流与电容电压均不突变，不计IGBT的开关过程和死区时间和三相电网电压处于对称状态。运用基尔霍夫电流定律可以推导出并网光伏逆变器在三相静止abc坐标系下的空间状态方程。（4-1）（4-2）（4-3）由式（4-1）、（4-2）、（4-3）可以得出，LCL型三相并网逆变器在abc坐标系下各相变量具有相同结构形式的微分方程，故可选取任意一相求取逆变器输出电压到并网电流的传递函数，即系统的开环传递函数（不计电网电压的作用）：（4-4）由于在abc坐标系下的对称三相系统中，各相传递函数形式一致，故可将对称三相光伏并网系统看成三个独立的系统进行分析。由基尔霍夫电流定律可知星接三相并网电流之和为零，故有一相电流可由其他两相电流变量表示，因此只需要控制两相并网电流便可实现对并网电流的控制。在坐标系下的状态方程组中各状态变量的系数为时变系数，在对并网电流进行控制时会引起静态误差，影响控制精度。因此有必要进行坐标变换，可将坐标系下的各变量转换到αβ或坐标系下[38]。4.1.2两相静止αβ坐标系下的数学模型在对称三相并网光伏系统中，三相矢量变量和为零，故其中只有两个是独立变量，可通过变换，将三相旋转坐标系下的状态方程转换到两相静止坐标系下[39]。坐标变换原理如下图4-2所示：图4-2变换原理图坐标系下的三相变量到坐标系下的两相变量的变换矩阵：（4-5）将式（4-5）代入到式（4-1）、（4-2）、（4-3）中，可得到坐标系下的状态空间方程：（4-6）（4-7）（4-8）由式（4-6）、（4-7）、（4-8）可知，经过坐标变化后，与坐标系下的空间状态方程相比，α轴上的变量与β轴上的变量相互独立，并且控制量减少，控制成本得到降低[40]。4.1.3两相旋转dq坐标系下的数学模型由上述可知，Clark变化后，α、β轴上的各变量不存在耦合关系，但是并网逆变器输出的电压和并网电流仍为时变量，静态误差便仍然存在，使得控制系统控制精度不满足要求。所以还需要进行坐标变换将时变量变为直流量，Park变换可以实现该目标，其变换原理如下图4-3所示，图中为同步旋转角频率。图4-3变换原理图αβ坐标变换到坐标的变换矩阵：（4-9）将式（4-9）代入式（4-6）、（4-7）、（4-8）中得到坐标系下的的空间状态方程：（4-10）（4-11）（4-12）由式（4-10）、（4-11）、（4-12）知，在两相同步旋转dq坐标系下，被控对象前系数由时变量转换为直流量，这样便消除系统静态误差。但是d轴与q轴的各变量间存在交叉耦合关系，为了使控制系统的跟踪效果处于理想状态，有必要将电流解耦后进行反馈控制[41]。4.2SVPWM控制4.2.1SVPWM控制原理SPWM调制是一种使输出波形为正弦波的调制方法，即先使输出电压波形接近正弦波，从而通过拓扑约束间接控制电流波形。由电机学理论可知，三相交流电动机运行原理是在定子侧接入三相交流电，交流电流在空间对称的定子绕组中形成旋转磁动势，旋转磁场与转子绕组存在相对运动，故切割绕组产生感应电流，电流在磁场中受到安培力从而产生稳定的电磁转矩。结合交流电动机的工作原理，逆变器的控制最终也是为了产生旋转轨迹为圆形的磁场，可借助不同空间电压矢量的交替作用实现对磁链轨迹的控制，故称此为空间电压矢量调制（SVPWM）。在三相光伏并网逆变器中利用逆变器各桥臂上开关器件的不同组合以及匹配开断时间，使得空间电压轨迹接近圆，从而实现SVPWM控制[42]。在三相电压型逆变器拓扑结构图4-1中，逆变器中的IGBT采用导通方式。为表示各桥臂导通状态定义状态函数为：（4-13）全桥逆变电路上每个桥臂有两种状态，故三个桥臂共有八种状态，每一种状态都对应一个基本电压矢量，故包括，其中为零矢量，下面以为例进行分析，即。设系统接三相对称负载，忽略各开关管导通压降，可得各相电压关系：（4-14）得到该组合下的各相相电压：（4-15）故将该状态下的三相相电压代入得到αβ坐标系下的合成电压为：(4-16)将式（4-15）代入到式（4-16），得到该组的相量为：（4-17）按照此算法分析各种开断方式下的基本电压矢量，如表4-1所示。表4-1基本电压矢量表A相B相C相合成矢量矢量标号00000000010100111001011101110000由表4-1可知，不同开关组合的基本电压矢量在αβ坐标系下只存在相位差异，大小均为，各矢量在复平面上分布如图4-4所示。图4-4基本电压矢量分布图由图4-4可知，六个非零矢量对称分布在复平面上，两个零矢量位于坐标原点。SVPWM调制的最终目的是获得圆形电压矢量轨迹，由图4-4可知，八个基本电压矢量依次单独作用获得的电压轨迹是正六边形，因此需要引入更多的合成电压矢量使得轨迹无限接近圆形。合成矢量的获得方式是通过矢量叠加同一扇区的两个基本电压矢量与零矢量，从控制时间按逻辑上来看，两种开关组合不能同一时刻出现，但在IGBT开断频率远高于三相输出电压频率的情况下，相邻基本矢量的作用间隔远远短于输出电压周期，故可近似认为同时作用，则可以用基本向量合成中间矢量。合成中间矢量越多，矢量轨迹也就越接近圆形。利用伏秒平衡原则确定基本矢量在合成矢量中的比例系数，原理表达式为：（4-18）（4-19）式中，为合成电压矢量，为取样作用时间，分别为同一扇区非零矢量和零矢量的作用时间。式（4-18）、（4-19）的物理意义是合成矢量在时间内的作用效果与分别在作用时间产生的效果等同。4.2.2SVPWM控制实现通过上述分析，可按照以下步骤实现控制：区号判断合成矢量在αβ坐标系下的电压分别为和，定义abc坐标系下三相变量，通过Clark逆变换，可以得到：（4-20）定义符号变量A、B、C，若，则，否则；同理，若，则，否则；若，则，否则。令变量S为扇区区号，且，可以计算出各扇区对应的编号S，如下表4-2所示。表4-2扇区编号对照表S315462扇区ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ基本矢量作用时间计算合成电压矢量区号确定下来后，就需要计算基本矢量的作用时间，以Ⅰ号扇区加以分析，在内，定义分别为和零矢量的作用时间，由伏秒平衡定理可得： （4-21）又，，代入式（21）得： （4-22）（4-23）按照此方法，可以计算出合成电压矢量在其他各扇区时基矢量作用时间，定义记号变量为：（4-24）在六个扇区中合成电压矢量时，基矢量作用时间如表4-3所示。表4-3各扇区基本矢量作用时间基本矢量作用时间ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ-ZZX-X-YYXY-YZ-Z-X在计算，时，有时会由于逆变器的输入控制信号过大，发生过调制，即出现的情况，这就需要对作用时间进行修正，对，进行标准化：（4-25）基本矢量切换时刻确定确定合成矢量所在扇区和基矢量的作用时间后，需要计算出各扇区的基矢量切换时间，定义时间变量：（4-26）式中，分别为空间电压矢量的先后作用时间。由此可计算出空间矢量切换点与各扇区的对应关系，如表4-4所示。表4-4各扇区切换时刻对照表扇区ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ4.3本章小结本章分别在旋转和静止坐标系下建立LCL型两级式三相电压型光伏并网逆变器的数学模型并分析比较各自在控制方面的优缺点，还阐述了空间电压矢量调制原理和实现步骤，为下一章并网控制策略的制定提供理论支撑。第5章并网逆变控制策略的研究5.1并网逆变控制策略概述并网逆变控制策略是光伏发电系统的又一个关键技术[43]。其主要作用有两方面，一方面维持直流侧母线电压稳定；另一方面是控制并网电流与电网电压同步。为了保证THD%符合国家入网要求，常常加入滤波器。目前，并网电流控制可分为直接电流和间接电流控制。5.1.1间接电流控制间接电流控制指的是利用逆变器输出电压与并网电流之间的拓扑约束实现对并网电流的间接控制，即通过控制电压达到控制电流的目的[44]。间接电流控制方式结构简单，没有反馈结构，具有良好的稳态性能。但是它不是以并网电流作为直接控制对象，难以实现对并网电流波动做出瞬时反应，造成并网电流波形品质较差，对系统偏差抑制能力也不足。因此该控制策略不常用于实际工程应用中。5.1.2直接电流控制直接电流控制是目前应用较多的并网逆变控制方式，其实质是一种闭环控制。它直接以并网电流作为控制对象，加入反馈控制实时跟踪参考电流，使得系统具有良好的动态性能和稳定性能，同时具有较强的抑制电流波动能力，改善并网电流波形，系统的鲁棒性能也得以提高[45]。目前广泛应用的直接电流控制方式有比例积分控制（控制）、比例谐振控制（控制）和重复控制[46-47]，比较分析如下。控制控制器包括比例调节器和积分调节器，是目前并网逆变器应用最为广泛的一种控制方法。其优点在于控制系统结构参数设计简单、容易实现和系统鲁棒性能好。PI控制器的原理框图如下图5-1所示。图5-1控制器原理框图比例调节器作用是对当前控制变量误差进行处理，将被控信号的偏差按照所设比例放大，控制系统作用后，使误差降到最小。增加比例系数会加快系统的动态响应速度，减小稳态误差，若太大则会导致系统振荡次数过多，破坏稳定性。积分调节器作用是对过去信息进行控制，使得系统的稳态误差降低甚至达到无误差控制效果。积分常数与其调节作用成反比例关系，即增加控制效果反而减弱。由以上分析可知，理论上PI控制器能够实现对直流信号的无静态误差控制效果，整个控制系统具有较理想的动态性能。所以在三相并网光伏系统中应用PI控制时，需要将abc坐标系下的时变量经过坐标变化到dq坐标系下的直流量，并且在设计时注意d轴和q轴变量的解耦。此外，实际工程应用时，为了维持直流侧母线电压的恒定，需要配合电压外环控制使用。控制控制器包括比例调节器和谐振调节器，与控制相似，其控制原理框图如下图5-2所示。不同的地方是将PI控制的积分控制换成谐振控制环节，其作用是在谐振点处无限放大被控信号，提高控制系统的抵抗电网电压干扰的能力，也能够实现对并网电流的无静差控制。其缺点是只能在特定谐振点频率处对被控信号提供无限大增益，即带宽受限，在电网电压频率波动时，控制效果不是很理想。为此，一些学者提出准PR控制策略以减小电网频率偏移对并网电流控制效果的影响。图5-2控制器原理框图重复控制重复控制是指在稳定的闭环控制系统中加入一个描述外界重复性干扰信号的数学模型，即运用内模控制原理的方法，其原理框图如图5-3所示。如果控制系统受到重复性扰动，控制器会记忆扰动发生位置并通过反馈电流与参考电流的误差，输出对应的校正信号，从而减小并网电流受到扰动后，出现重复性波动。对三相并网光伏逆变器来说，并网电流发生畸变的主要原因是电网电压的周期性扰动和死区效应。采用重复控制能够有效抑制重复性干扰信号，改善并网电流波形质量。图5-3控制器原理框图重复控制与控制和控制相比，突出优势在于对高次与低次谐波均能有效抑制，但在实际工程应用中发现它在控制过程中延迟一个参考周期输出控制指令，导致系统动态性能不是很理想。所以常常与控制或控制结合使用，达到最理想的控制效果。5.2基于PI控制器的双闭环控制策略5.2.1并网电流直接反馈采用基于控制器并网电流直接反馈控制策略时，忽略滤波电感上的寄生电阻[48]，其原理框图如图5-4所示。图5-4控制原理框图图中，控制器的传递函数为：（5-1）为逆变器的传递函数：（5-2）式中，为逆变器的等效增益，为逆变器的时间常数。并网电流与逆变器输出电压之间的传递函数为：（5-3）不计电网电压扰动时。由式（5-1）、（5-2）、（5-3）可以计算得到采用并网电流直接反馈控制的开环传递函数：（5-4）又逆变器开关频率高，，上式可简化为：（5-5）在单位负反馈控制系统中，闭环传递函数与开环传递函数存在如下关系：（5-6）将式（5-5）代入式（5-6）可以得出系统的闭环传递函数：（5-7）其特征方程为：（5-8）式（5-8）中的系数为零，故其开环传递函数的极点均在坐标轴虚轴上，即会导致在某一频率发生谐振，影响系统的安全性和稳定性。此外，实际工程应用中电网电压扰动不可忽略，并且该控制策略是通过控制改变逆变器的桥臂电压完成对并网电流的控制，忽略了滤波器的电容电流，逆变器侧的滤波电感电流都会对并网电流的控制产生影响，为了达到理想的控制效果，有必要考虑这些量。此外，为了解决并网电流直接反馈控制策略存在的谐振问题，可通过选用适当的控制手段来引入虚拟阻尼，因此下文分析逆变侧电流反馈和并网电流反馈与电容电流前馈结合的控制策略。5.2.2逆变器侧电流直接反馈控制采用逆变器侧电流直接反馈的控制策略的原理框图如下图5-5所示[49]。图5-5控制原理框图不计电网电压扰动时，控制系统的开环传递函数为：（5-9）故可得闭环传递函数：（5-10）系统的特征方程为：（5-11）与式（5-8）相比，逆变器侧电流反馈通过引入虚拟阻尼，使得特征方程中的系数不为零，故可以判断出该控制系统的开环传递函数在虚轴左侧存在极点，即该系统是稳定的，有效解决了并网电流直接反馈中的谐振问题。但是逆变器侧电流与并网电流不能同时采样，因此很难实现实时电流控制，导致并网电流控制滞后，并网功率因数较低。5.2.3并网电流反馈与电容电流前馈的双环控制策略由上述分析可知，并网电流直接反馈控制策略存在谐振问题，直接破坏控制系统的稳定性。为此，为了抑制谐振幅值尖峰引入虚拟阻尼，采用逆变器侧电流反馈控制策略，分析发现该方法不能实时控制并网电流和很难实现高功率因数并网。故针对以上问题，在并网电流反馈的基础上加入电容电流反馈环节，该环节作用是增加系统虚拟阻尼，很好的弥补了并网电流直接反馈的不足[50]，其原理框图如下图5-6所示。图5-6控制原理框图该控制策略的开环传递函数为：（5-12）系统闭环传递函数为：（5-13）特征方程为：（5-14）由式（5-14）可以看出，引入电容电流前馈环节后，有效的抑制LCL型滤波器谐振波峰幅值同时，改善了系统的稳定性和安全性。由知，电容电流不仅可以补偿控制系统由于电网电压扰动引起并网电流缺额还能稳定电容电压。此外，该控制手段不影响谐波滤除。5.2.4基于PI控制器的电压外环控制策略基于控制器的双闭环控制系统如下图5-7所示。图5-7控制系统图控制系统的内环是采用上述的并网电流反馈与电容电流前馈的双电流环控制策略，且将控制变量转换到dq坐标系下；外环为电压环，设计目的是为了维持母线电压恒定，从而保证并网电流波形质量。直流母线电压的控制是通过控制电流d轴分量来实现的，故电压外环的输出量就是电流内环d轴分量的输入值。为实现单位功率因数并网，需令电流q轴分量参考值，这样便使得电网电压与并网电流矢量方向一致。电压外环的控制框图如下图5-8所示。图5-8电压外环控制框图图中是电流内环传递函数。5.3并网光伏全系统仿真分析5.3.1光伏系统仿真模型搭建为了验证本文提出的的基于PI控制器的双闭环控制策略的有效性，依据以上原理分析，在Matlab/Simulink仿真软件中搭建两级式三相并网光伏发电系统模型，并在光伏场站与电网间接入LCL型滤波器，如下图5-9所示。该模型主要包括光伏电池阵列、BOOST升压电路、MPPT控制算法模块、逆变器控制模块及SVPWM调制模块[52]。图5-9并网光伏系统仿真模型光伏发电系统模型参数如表5-1所示。表5-1光伏系统参数表名称值电网相电压有效值220电网频率50直流侧电压700直流侧电容2200开关频率10逆变器侧电感0.8电网侧电感0.2滤波电容50寄生电阻0.055.3.2仿真结果分析基于PI控制器的双闭环控制策略下的并网电流波形如图5-10所示。为观察并网电流与电网电压是否同步即是否实现单位功率因数并网，有两种途径，一种是将A相并网电流和A相电网电压输入到同一示波器，生成波形对比图，如图5-11所示；另一种是通过测量输出功率因数。此外，为测得电流谐波总畸变率可利用powergui中的傅里叶分析工具，对并网电流进行谐波分析，如图5-12所示。图5-10并网电流波形图5-11并网电流与电压对比图图5-12FFT谐波分析结果图从图5-10可以看出，光伏发电系统秒并网后，三相电流波形比较理想；从图5-11可以看出，并网电流和电网电压无相位差，基本同步并实现单一功率因数并网；从图5-12可以看出，光伏发电系统并网后，电流谐波总畸变率THD%=0.07%远远优于我国规定的入网要求（）,电流波形质量很好，验证了本文所采用的并网控制策略的正确性。5.4本章小结本章为解决型滤波器存在的谐振尖峰问题，提出了一种基于控制器的电流内环与电压外环的控制策略。最后，在中搭建光伏并网模型，仿真结果验证了所选控制策略的准确性。结论与展望研究新能源并网发电技术对解决当下能源枯竭威胁与环境问题意义重大。太阳能作为一种理想绿色新能源，对其并网发电技术的研究一直受到国内外学者的高度关注。本文选用的研究对象是三相并网光伏发电系统，对其中的控制和并网逆变控制这两个关键技术进行深入研究分析。主要研究成果总结如下：（1）介绍了光伏电池的工作原理并推导出其简化数学模型，根据简化后模型在Simulink仿真平台中搭建光伏电池工程应用模型，并仿真分析了1Soltech1STH-215-P电池的输出特性，总结出光照强度和环境温度对输出特性的影响，为下一步研究最大功率跟踪算法提供理论依据。（2）详述了三种传统最大功率追踪算法原理，并比较分析各自优缺点。为了克服传统扰动观察法在外界环境不断变化时的误追踪问题，提出一种新型扰动观察法，该算法在扰动观测过程中，增加恒压估计环节，测量因光照强度改变带来的功率差，并补偿到下次的扰动观测过程中，从而解决了误跟踪问题，提高了光伏电池的发电效率。通过Matlab/Simulink搭建光伏发电仿真模型进行仿真验证，仿真结果显示当光照强度呈正弦变化时，新型扰动观察法能够解决传统扰动观察法的误跟踪问题，验证了该算法的有效性。（3）完成在静止和旋转坐标系下光伏并网逆变器数学模型的推导，并阐述了SVPWM的控制原理和实现方法，为并网控制策略的研究提供理论依据。（4）对比分析了三种广泛应用于光伏发电系统的并网控制策略，并详述各自的优缺点。针对并网电流直接反馈时的谐振尖峰问题，提出了一种基于控制器的双闭环控制策略。最后，在Simulink中搭建光伏并网模型，仿真结果验证了所选控制策略的有效性及合理性。受到个人知识水平和研究时间的限制，对本课题的研究尚未深入通透，还有很多地方需要改进。为此，在后续研究中，打算从以下几个方面着手探索：（1）本文选用BOOST电路作为直流变换器，这并不是最理想的变换器，目前有学者提出使用新型准Z源三电平Boost直流变化器，后续将会深入研究。（2）本文对光伏电池阵列进行建模研究时，假设每块电池板的输出特性一致，而实际工程应用中，由于受到电池型号与局部遮荫的影响，光伏电池输出特性曲线出现多峰值。为此，本文提出的新型扰MPPT算法将会受到挑战，需要进一步优化。（3）与本文所设计的光伏系统相比，在电网侧与逆变器间加入变压器进行隔离的光伏并网系统可以有效解决电网直流分量过多的问题，一定程度上降低对电网设备的破坏。（4）本文提出的并网控制策略的前提条件是三相平衡系统，对三相不平衡、孤岛效应及低电压穿越等特殊状态还未展开研究。参考文献邹才能，赵群，张国生.能源革命:从化石能源到新能源[J].天然气工业，2016,

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